压轴题05 实验探究-物理电学实验设计（原卷版）-2023年中考科学压轴题专项训练（浙江专用）

压轴题05实验探究——物理电学实验设计在中考试题中物理的实验题一直都是以电路为主，而电路的设计实验在试题的灵活度上大，且对学生的能力考查要求高，实验考查的重点也从原来的考查原理、步骤、数据处理、误差分析等，逐步演变为要求考生会运用学过的实验原理、方法，使用过的仪器、装置来解决立意新颖、灵活的实验问题，即设计型实验问题。其中电学实验设计是中考的难点和重点。电学实验设计原则科学性：实验方案所依据的原理应当正确，符合物理学的基本规律。安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、器材及人身造成危害。精确性：实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案。可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行数据处理。一、实验设计方法：1.分析清楚三个物理量.利用控制变量法，控制一个量不变的前提下，研究因变量随自变量的变化；2.明确在实验中采取什么措施来使自变量在实验中不断变化，明确如何知道它大小的方法；3.在自变量不断变化时，知道在实验中采取什么措施来保证控制不变的量在实验中一直保持不变；4.用工具测量或通过公式计算知道因变量在实验中的大小变化.二、实验步骤书写时的注意事项：1.实验前，要调节好电表；2.每一个主要步骤前的准备工作要强调到位；3.明确实验步骤书写的基本格式，按步骤进行实验并记录数据；4.实验中要把每次实验中的自变量和因变量都记录在表格中；5.若不能直接测量因变量，则要写出计算因变量大小的过程；6.规律性实验，实验次数至少要6次.三、实验表格的设计；1.实验表格由两部分组成：表头+空格；2.表头部分由两部分组成：物理量的字母/单位；3.表头中的物理量应由实验中的直接测量量和间接测量量组成；4.空格的个数与实验次数相符.1．小科在“探究影响导体电阻大小因素”的实验中，提出了如下猜想：猜想一：导体电阻的大小跟导体长度有关。猜想二：导体电阻的大小跟导体的横截面积有关。猜想三：导体电阻的大小跟导体的材料有关。小科利用图示电路进行探究，实验材料除图示元件外，还有多根规格、材料不同的电阻丝。（1）实验是通过观察来比较电阻的大小。（2）小明在实验时仅选用一根电阻丝，他不能完成验证的猜想有。（3）针对猜想二，请你设计出记录实验数据的表格。2．现有一个电压约为36V的电源(电压保持不变)，一个量程为0~1A的电流表，两个阻值已知的电阻R1(20Ω)、R2(30Ω)，开关和导线若干。请合理选择器材设计实验，比较精确地测出约为10Ω的未知电阻Rx的阻值。要求：（1）画出实验电路图；（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；（3）写出待测电阻Rx的数学表达式(用已知量和测量量表示)。3．现有一阻值为10Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表,该电压表表面上有刻度但无刻度值.另有一个电源箱（如图），要求设计一个能测定某电源内阻r的阻值的实验方案(已知电压表内阻很大,其量程大于电源电压,r约为几欧)要求:（1）在答题卷指定框内完成实验电路图；（2）简要写出完成接线后的实验步骤；（3）写出用测得的量计算r的表达式。4．“测定小灯泡的额定功率”实验的电路图如图甲所示。电源电压为6V，小灯泡L的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，可供选用的滑动变阻器R1和R2的最大阻值分别为10Ω和50Ω。甲乙（1）图乙是根据实验数据绘成的U—I图象，根据图象提供的信息可计算出小灯泡的额定功率为；当滑动变阻器的滑片向左移动过程中，小灯泡的电阻将。（选填“变大”、“变小”或“不变”）（2）还有一组同学没有电压表，而是利用两只电流表和一个阻值已知的电阻R0，其它元件与前面相同，仍然完成了实验。请在虚线方框内画出该组同学实验的电路图并写出实验方案。5．某兴趣小组探究滑动变阻器消耗的电功率大小与滑动变阻器阻值大小之间的关系。老师提供的器材有：定值电阻R1=20Ω、R2=30Ω、R3=40Ω，标有“50Ω3A”滑动变阻器R，电压表（量程0--3V、0--15V），电流表（量程0--0.6A、0--3A），电压为12V的电源，开关、导线若干。（1）根据实验要求，连接实物图。（2）请补充完整实验步骤①之后的其它步骤，并说明对测量数据的处理方法。①连接实物；……②6．为了探究氯化钠溶液的溶质质量分数对其导电能力（电阻）的影响，请利用下列提供的实验仪器和药品，完成任务。可供选择的实验仪器有：干电池3节，电流表1个，电压表1个，滑动变阻器1个，小灯泡1个，开关1个，氯化钠溶液导电装置（如图所示，在电路图中用“”表示），氯化钠固体若干，蒸馏水若干，天平一架，量筒（200毫升）1个，烧杯（250毫升）若干。实验步骤要求：①不必叙述氯化钠溶液配制过程，只需说明配制后氯化钠溶液的溶质质量分数，建议氯化钠溶液质量分数在10%~25%之间。②步骤中包括预测实验现象（若是数据，可用字母表示），并根据实验现象推测实验结论。（1）请完成实验步骤：①按照如下的电路图连接电路：②……（2）小明进一步实验时发现，向同一杯氯化钠溶液进行实验时，将装置中的a、b距离变大，则导电能力（电阻）也会随之变化，从影响导体电阻大小的因素分析，这是对导体电阻的影响。7．小丽要测量未知电阻RX的阻值，她利用符合实验要求的电源一个、已调零的电压表一块、滑动变阻器、电阻箱各一个、开关两个、导线若干，小丽设计了如图所示的实验电路图，并写出了如下的实验步骤。请你将小丽的实验步骤补充完整。①开关S1和S②只闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P到适当位置，记录电压表的示数U1③断开开关，闭合，保持不变，调节，使电压表的示数仍为U1④记录此时电阻箱的示数R0，则待测电阻的阻值R8．实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干。要求从实验桌上选择适当器材，设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”。请根据上述要求，画出实验电路图，并写出实验步骤，画出实验数据记录表。9．实验桌上有满足实验要求的电源、电阻箱、滑动变阻器、开关各一个，已调零的电压表和电流表各一块，导线若干。小华利用以上器材探究“在导体两端电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比”。小华设计的实验电路图如图。以下是他的部分实验步骤，请你依据他的实验设计图把步骤补充完整。实验步骤：⑴开关断开，按照电路图连接电路，电阻箱调适当值为R，滑动变阻器的滑片置于最大阻值处；⑵闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为U，用电流表测通过电阻R的电流为I，记录和电流I的数据。⑶；⑷。10．如图是小明只用一个电压表和一个已知电阻R0的定值电阻，设计的电路，测量未知电阻R0，请在空格内将实验步骤补充完整。①，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1；②，用电压表测出电源的电压U：③请写出用测量值U、U1及R0来表示Rx的表达式：Rx=11．小丽用伏安法测量标有“2.5V0.5A”的小灯泡L的电功率，她正确连接如图所示实物电路后，闭合开关S，发现小灯泡L不发光．于是她认为：小灯泡L不发光，一定是由于小灯泡L所在电路断路或小灯泡L短路造成的．经老师检查发现，图中电路元件均无故障，且电路连线完好．请你选用图所示电路中的元件，设计一个实验证明小丽的观点是错误的．请你画出实验电路图，并简述实验步骤和实验现象．12．在物理实验中常用到等效替代法，例如将一个7Ω的电阻替换电路中2Ω和5Ω串联的电阻。在用如图所示电路测量未知电阻的实验中，用的就是等效替代法。其中Rx是待测电阻（阻值大约几百欧），R是滑动变阻器，R0是电阻箱（电阻箱的最大电阻值大于Rx）。请根据实验电路如图把下列主要实验步骤中的空白填齐。⑴